3.3 圖像顯示

　　液晶顯示器LCD 以省電和顯示大量信息等優點而成為現代儀器儀表用戶界面的主要發展方向。本視覺系統采用三菱公司的8.4＇彩色TFT-LCD 作為圖像顯示模塊， 液晶屏大小為640 × 480 ， 型號：AA084VC03.

　　系統需要兩種電源供電，分別是5V 和12V.5V電源用于核心板供電，USB 圖像采集模塊由核心板供電，12V 電源給液晶屏供電，這些電壓由單獨的電源模塊提供。整個視覺系統的硬件結構圖如下圖3 所示。

　　圖3 視覺系統硬件結構圖。

　　4 嵌入式視覺系統軟件設計

　　視覺系統軟件組成主要包括操作系統、設備驅動程序，圖像采集和圖像顯示程序。操作系統負責整個系統的管理，進程調度等，為用戶使用開發板和外部設備提供最基本的接口程序，管理著開發板上的資源。

　　移植Linux2.6.14 內核作為嵌入式視覺系統的操作系統。設備驅動程序包括USB 攝像頭驅動和LCD 液晶屏驅動，通過在Linux 系統中配置和加載完成。

　　4.1 圖像采集程序

　　確定USB 攝像頭被正常驅動后，下一步就是使用Video4Linux 提供的API 函數集來編寫圖像采集程序。

　　具體圖像數據的捕獲過程為：打開攝像頭設備文件、查詢和確認設備性能、設置圖像的寬和高、設置色深、建立內存映射、讀取圖像數據、關閉設備。在上述過程中主要考慮如何讀取圖像數據，V4L 在內核include/linux/videodev.h 文件中定義了一些重要的數據結構，進行圖像采集時，通過對這些數據結構的操作來獲得圖像數據。首先需要將顯示設備的地址映射到系統地址上來，調用函數mmap（）。該函數返回地址就是存放圖像數據的地址， 每一幀圖像都偏移固定的長度， 而攝像頭取得圖像會包含若干幀，這樣通過周而復始的進行就可以將圖像數據采集下來。具體過程和涉及到的函數如下：

　　打開設備文件： int device = open （/dev/v4l/video0，O_RDWR）;

　　內存映射：char* memoryMap = （char*）mmap （0，memoryBuffer.size， PROT_READ PROT_WRITE，MAP_SHARED， device， 0）;

　　圖像數據： memoryMap + memory Buffer.offsets［bufferIndex］

　　4.2 圖像顯示程序

　　本系統采用直接將數據寫入FrameBuffer 中來顯示圖像。FrameBuffer 設備是運行在Linux 控制臺上的一個優秀的圖形接口，幾乎支持所有硬件，提供了統一的API 接口，很好地實現了硬件無關性。FrameBuffer的設備節點是/dev/fb* ， 在編譯內核時選中FrameBuffer.LCD 顯示程序流程圖如圖4 所示：

　　圖4 圖像顯示程序流程圖

　　應用程序編寫完之后，用交叉編譯環境對這個文件進行編譯，沒有錯誤后可生成cam 可執行文件。然后把cam 拷貝到根目錄下的bin 文件夾，在主機windows 系統超級終端下輸入命令：

　　#ln -s /dev/v4l/video0 /dev/video0

　　# cam 640 480 16 video0

　　就可以在屏幕上看到采集的圖像了。設計的嵌入式視覺系統樣機如圖5 所示。